-自动控制原理知识点汇总

-自动控制原理知识点汇总

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

自动控制原理知识点总结

第一章

1.什么是自动控制？（填空）

自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。

2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）

开环控制和闭环控制

3.开环控制和闭环控制的概念？

开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系

特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。

闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。

主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。

掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？

（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。）

4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）

（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力

（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的

e来表征的

（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值

ss

第二章

1.控制系统的数学模型有什么？（填空）

微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性

2.了解微分方程的建立？

（1）、确定系统的输入变量和输入变量

（2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组

（3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边

3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）

传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变

换之比

4.七个典型环节的传递函数（必须掌握）。了解其特点。（简答） 典型环节 传递函数

特点

比例环节 ()()()K s R s C s ==G

输出不失真、不延迟、成比例地复现输入信号的变化，即信号的传递没有惯性 惯性环节 ()()()1

K G +==Ts s R s C s

其输出量不能瞬时完成与输入量完全一致的变化

积分环节

()()()s

1G T s R s C s ==

输出量与输入量对时间的积分成正比。若输入突变，输出值要等时间T 之后才等于输入值，故有滞后作用。输出积累一段时间后，即使输入为零，输出也将保持原值不变，即具有记忆功能。只有当输入反向时，输出才反向积分而下降。常用积分环节来改善系统的稳态性能

微分环节 ()()()

Ts G ==s R s C s 输出与输入信号对时间的微分成正比，即输出反映输入信号的变化率，而不反映输入量本身的大小。因此，可由微分环节的输出来反映输入信号的变化趋势，加快系统控制作用的实现。常用微分环节来改善系统的动态性能

振荡环节 ()()()1

2T 1

G 22++==Ts s s R s C s ξ 若输入为一阶跃信号，则动态响应应具有振荡的形式

时滞环节

()()()s e

s R s C s ττ1e G s ===-

输出波形与输入波形相同，但延迟了时间τ。时滞环节的存在对系统的稳定性不利

5.动态结构图的等效变换与化简。三种基本形式，尤其是式2-61。主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a ）、（e ）、（f ）。（化简）

等效变换，是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。串联，并联，反馈连接，综合点和引出点的移动（P27）

6.系统的开环传递函数、闭环传递函数（重点是给定作用下）、误差传递函数（重点是给定作用下）：式2-63、2-64、2-66

系统的反馈量B （s ）与误差信号E （s ）的比值，称为闭环系统的开环传递函数

系统的闭环传递函数分为给定信号R （s ）作用下的闭环传递函数和扰动信号D （s ）作用下的闭环传递函数

系统的开环传递函数

()()()

()()()()()s H s G s H s G s G s s G ===21k E B s

系统的闭环传递函

给定信号R （s ）作用，设D （s ）=0

()()()()()()()()()()()

s H s G s G s H S G s G s G s G s s +=+==

Φ11R C s 2121

数

扰动信号D （s ）作用，设R （s ）=0

()()()()()()()()()()

s H s G s G s H S G s G s G s s d +=+==

Φ11D C s 2212 系统的误差传递函数

给定信号R （s ）作用，设D （s ）=0

()()()()()()()()s H s G s H S G s G s s er +=+==

Φ11

11R E s 21 扰动信号D （s ）作用，设R （s ）=0

()()()()()()()()()()()()

s H s G s H s G s H S G s G s H s G s s ed +-=+-==

Φ11D E s 2212

第三章

1.P42系统的时域性能指标。各自的定义，各自衡量了什么性能？（填空或选择） （1）、上升时间r t

r t 指系统响应从零开始，第一次上升到稳态值所需的时间 （2）、峰值时间p t

p t 指系统响应从零开始，第一次到达峰值所需的时间 （3）、超调量%σ(平稳性)

指系统响应超出稳态值的最大偏离量占稳态值的百分比 （4）、调节时间s t （快速性）

s t 指系统响应应从零开始，达到并保持在稳态值的±5%（或±2%）误差范围内，即响应

进入并保持在±5%（或±2%）误差带之内所需的时间

（5）、稳态误差ss e

稳态误差指系统期望值与实际输出的最终稳态值之间的差值。这是一个稳态性能指标 2.一阶系统的单位阶跃响应。（填空或选择）

从输入信号看，单位斜坡信号的导数为单位阶跃信号，而单位阶跃信号的导数为单位脉冲信号。相应的 ，从输出信号来看，单位斜坡响应的导数为单位阶跃响应，而单位阶跃响应的导数是单位脉冲响应。由此得出 线性定常系统的一个重要性质;某输入信号的输出响应，就等于该输出响应的导数；同理，某输入信号积分的输出响应，就等于该输入信号输出响应的积分。

3.二阶系统：

（1）传递函数、两个参数各自的含义；（填空）

ξ阻尼比，ξ值越大，系统的平稳性越好，超调越小；ξ值越小，系统响应振荡越强，振荡频率越高。当ξ为0时，系统输出为等幅振荡，不能正常工作，属不稳定。

n ω为无阻尼振荡频率

（2）单位阶跃响应的分类，不同阻尼比时响应的大致情况（图3-10）； （填空）P （47） （3）欠阻尼情况的单位阶跃响应：掌握式3-21、3-23~3-27；参考P51例3-4的欠阻尼情况、P72习题3-6。

欠阻尼二阶系统的性能指标： （1）、上升时间r t

()()1sin 11t 2

r =+--

=-βωξ

ξωr d t t e C r n

由此式可得21ξ

ωβπωβπ--=

-=n d r t 其中⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-=ξξβ2

1arctan